Katmanlı metal bağlantılar, uzun süre ısıtıldıktan sonra bütünlüğünü korudu
Niyobyum ile bakırın dönüşümlü katmanları, termoelektrik bağlantıların 823 K sıcaklıkta 60 günlük laboratuvar yaşlandırması boyunca bütünlüğünü korumasını sağladı. Hakemli malzeme deneyi, birleşen parçaların farklı genleşmesini ve aralarındaki atom yayılımını birlikte ele alıyor. Kısa modül denemelerinde çıkış gücü de kararlı kaldı. Gerçek kullanım koşullarında bütün bir ürünün ömrü ise bu sınamalardan belirlenemiyor.
Bilim··Öğle
Isınan bağlantıyı bir arada tutmak
Niyobyum ve bakırın dönüşümlü katmanlarıyla hazırlanan termoelektrik bağlantılar, 823 K sıcaklıkta 60 günlük laboratuvar yaşlandırmasının ardından bütünlüğünü korudu. Sıcaklık farkından elektrik üreten bu modüllerde malzeme ile elektrot aynı oranda genleşmiyor. Bu fark, bağlantıya mekanik gerilim yüklüyor. Nature Communications’ta yayımlanan hakemli tek çalışma, genleşme uyumsuzluğu ile elementlerin bağlantı boyunca yayılmasını birlikte ele aldı. Atomların bu hareketi, bağlantının kimyasını da zaman içinde değiştirebiliyor.[1]
İki metalin farklı görevleri
Niyobyum, deneyde kullanılan skutterudit adlı termoelektrik malzemenin yanında atom yayılımını sınırlayan engeli oluşturdu. Bakır ise bütün katmanlı yapının genleşmesini ayarladı. Katmanların tekrarlanması, tek bir metal çiftinin eğilme eğilimini azalttı. Benzetimler ve ısıtma ölçümleriyle bağlantının mekanik davranışı incelendi. Yaşlandırma sonunda temas özdirenci 1 mikroohm santimetrekarenin altında, kayma dayanımı 10 MPa üzerinde kaldı. Buna karşın kimyasal tepkime katmanları iki skutterudit türünde farklı büyüdü; malzemelerin davranışları bütünüyle aynı değildi.[1]
Bağlantı ve modül ayrı sınandı
Araştırmacılar ayrıca modüller hazırladı; ayrı 5 günlük çalıştırma deneyinde çıkış gücünde belirgin değişim görülmedi. Aynı tasarım, titanyum-bakır katmanları kullanılarak bizmut tellürün yanı sıra germanyum tellürde de denendi. Bulgular, bağlantı yapısının mekanik ve kimyasal kararlılığı birlikte etkileyebildiğini gösteriyor. Yaşlandırma deneyi ile kısa süreli modül çalışması farklı sınamalar olduğu için bütün bir ürünün gerçek kullanım ömrü bu sonuçlardan doğrudan hesaplanamıyor.[1]
